Сейсмоакустична рубіжна охоронна система

1. Сейсмоакустична рубіжна охоронна система, що містить відрізки еластичного шланга, герметичні контейнери з чутливим елементом і електронним підсилювачем сигналу, кабель передачі інформації, центральний мікропроцесорний блок обробки масиву інформації і видачі сигналів про виявлені перетини рубежу, яка відрізняється тим, що відрізки еластичного шланга через контейнери з чутливим елементом з'єднані послідовно і заповнені газом чи газовою сумішшю під тиском, причому як чутливий елемент використано градієнт 3 між собою. При проході над системою порушник створює зміну диференціального тиску між паралельними шлангами. Цю зміну тиску сенсор перетворює в електричний сигнал, який порівнюється в мікропроцесорі з реалізаціями сигналу, характерними для проходу порушника і з заданими пороговими рівнями. Сигнал тривоги передається до центрального електронного блоку. До складу лінійної частини системи, що встановлюється в ґрунті, входять компенсаційні клапани, що забезпечують вирівнювання тиску в трубах. Шланги виробляються зі спеціальної композиції синтетичних матеріалів, забезпечуючих необхідну еластичність та довготривалість при знаходженні у ґрунті. Недоліками цієї системи є неможливість визначити місце перетину з точністю більше, ніж довжина секції системи (~100 метрів), екологічна небезпечність антифризу при витіканні, висока чутливість до сторонніх завад (наприклад, скрип дерев). В основу корисної моделі поставлено задачі зниження чутливості системи до сторонніх джерел сейсмосигналів, збільшення точності визначення координат місця перетину системи, повне усунення екологічної небезпечності системи. Поставлена задача вирішується тим, що в сейсмо-акустичній рубіжній охоронній системі, яка вміщує відрізки еластичного шлангу, герметичні контейнери з чутливим елементом і електронним підсилювачем сигналу, кабель передачі інформації, центральний мікропроцесорний блок обробки масиву інформації і видачі сигналів про виявлені перетини рубежу, згідно винаходу новим є те, що відрізки еластичного шлангу через контейнери з чутливим елементом з'єднані послідовно і заповнені газом чи газовою сумішшю під тиском, причому в якості чутливого елементу використано градієнтний мікрофон, орієнтований своєю характеристикою чутливості вздовж осі шлангу, а сам шланг укладено в ґрунті змійкою так, що довжина шлангу на один метр рубежу складає: L=Vш /Vг, де Vш - швидкість розповсюдження звукової хвилі у шланзі, Vг - швидкість розповсюдження звукової хвилі у ґрунті. Крім того, зовнішня поверхня шлангу виконана оребреною, а кабель передачі інформації прокладено в середині шлангу, причому перетин кабеля значно менший від внутрішнього перетину шлангу. Крім того, в якості наповнювача шлангу використано газ підвищеної щільності в порівнянні з повітрям. Загальна схема системи, що пропонується, зображена на Фіг.1. На Фіг.2 приведено структурну схему контейнеру. Система складається з відрізків еластичного шлангу 1, які, через контейнери 2, з'єднані послідовно. Всередині шлангу прокладено кабель З передачі і збору інформації про виявлені перетини в центральний мікропроцесорний блок 4. Контейнер має чутливий елемент 5 та електронний підсилювач 6. Пристрій, що пропонується, працює таким чином. 33492 4 Система укладається змійкою в грунт на глибину 20-30см, при цьому виконується умова: Lш /Lруб=Vш /Vруб, де Lш - довжина шлангу 1 у системі, Lруб - довжина охоронюваного рубежу, Vш швидкість розповсюдження звуку у шланзі (приблизно 300 м/с), Vруб - швидкість розповсюдження звуку у приповерхневому шарі ґрунту (в залежності від структури ґрунту складає 70-100м/с). Через 30-100 метрів відрізки шлангу системи з'єднуються послідовно через контейнер 2 з градієнтним мікрофоном 5. При цьому створюються умови, при яких швидкість розповсюдження звукової хвилі в приповерхневому шарі ґрунту і рубіжній системі вирівнюються. Тобто в системі труба-ґрунт створюється режим хвилі, що біжить, при якому відбувається перекачка енергії поверхневої сейсмічної хвилі Релея в енергію звукової хвилі, що розповсюджується в газовому наповненні по всій довжині шлангу. Коефіцієнт перекачки енергії з хвилі Релея приповерхневого шару ґрунту в енергію хвилі, що розповсюджується вздовж газонаповненого шлангу максимальний при умові коли фазова швидкість розповсюдження сейсмічної хвилі вздовж системи дорівнює швидкості розповсюдження хвилі вздовж змійки газонаповненого шлангу системи. Це можливо при знаходженні порушника в зоні прокладки змійки шлангу системи і виконанні умови: Lш /Lруб=Vш /Vруб. При виході порушника з зони прокладки системи фазова швидкість розповсюдження хвилі Релея вздовж системи збільшується до нескінченності (Vф = VR/cosq), а коефіцієнт перекачки енергії зменшується до нуля. Таким чином, забезпечується максимальна чутливість до сигналів, збуджених в зоні прокладки системи, і зниження чутливості до сторонніх сигналів. Крім того використання градієнтних мікрофонів 5 і їх однакова орієнтація у контейнерах 2 системи створює умови, коли хвиля, що розповсюджується, наприклад, вправо, має позитивну полярність збудженого сигналу, а хвиля, що розповсюджується вліво по системі має негативну полярність. Обробка сигналу, отриманого з декількох послідовно включених мікрофонів 5 з урахуванням часової затримки на розповсюдження сигналу в ґрунті вздовж рубежу охорони дозволяє створити сейсмоакустичну антену хвилі, що біжить, з досить вузькою характеристикою спрямованості, орієнтованою вздовж рубежу, що охороняється. Обробка сигналів від декількох мікрофонів дозволяє значно знизити чутливість системи до сторонніх завад та локалізувати їх за місцем знаходження на рубежі. Крім того вимірювання часової затримки приходу сигналу до двох сусідніх датчиків з урахуванням полярності сигналу дозволяє визначити місце перетину рубежу з точністю до ±2-5 метрів при відстані між сусідніми датчиками системи в декілька десятків метрів. Газове наповнення шлангу забезпечує повну екологічну безпечність системи при її пошкодженні. Крім того, збільшення тиску газу чи використання газу підвищеної, в порівнянні з повітрям, щільності збільшує енергію хвилі, що збуджується в газовому наповненні шлангу (Е~r), що, відповідно, зменшує вимоги до чутливості використовуваних 5 33492 мікрофонів 5 та параметрів підсилювачів 6. Прокладка кабельної системи 3 всередині шлангу 1 спрощує технологію укладки системи в ґрунті і підвищує її надійність. Зовнішнє оребрення шлангу Комп’ютерна верстка О. Рябко 6 1 забезпечує надійний акустичний контакт (зцеплення) між ґрунтом та звукоприймальним шлангом при зміні температури ґрунту. Підписне Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601